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Conception d'un banc d'essai pour la caractérisation des propriétés diélectriques de matériaux composites à base de PET recyclé

Muller, Florian (2014). Conception d'un banc d'essai pour la caractérisation des propriétés diélectriques de matériaux composites à base de PET recyclé. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire propose un modèle pour un banc d’essai mettant en évidence certaines propriétés diélectriques de matériaux composites à base de polyéthylène téréphtalate (PET) recyclé. Plus précisément, ce modèle permet d’effectuer des tests de contrainte électrique sur les plastiques employés dans la fabrication des boîtiers de distributeurs, eux-mêmes largement utilisés dans l’industrie automobile. Ce plastique, utilisé ainsi, est soumis à de fortes contraintes, tant au niveau thermique qu’au niveau électrique. C’est justement ce deuxième aspect, l’aspect électrique, qui nous a intéressés et sur lequel nous avons porté notre étude.

Un banc d’essai générant des impulsions électriques à très haute tension (de l’ordre de 10 kV) a été conçu pour cela afin de réaliser des tests de claquage diélectrique sur les différents plastiques. Nous avons généré ces impulsions à haute tension avec une fréquence de 488 Hz afin d’accélérer le processus d’usure et de fatigue auquel le plastique est soumis en temps normal. En effet, considérant que, dans la réalité, un moteur de voiture tourne majoritairement avec une vitesse de rotation à 2000 tr/min, la fréquence d’allumage des bougies serait de 33 Hz. Une interface utilisateur, développée à partir de la plateforme de développement graphique LabVIEW, nous a permis de contrôler notre banc d’essai ainsi que les différents paramètres lors de l’exécution des tests.

Après sept jours consécutifs de test sur chacun des échantillons de plastique, les résultats finaux n’ont pas mené au claquage diélectrique qui aurait ainsi permis de caractériser pleinement les propriétés diélectriques des matériaux. Cependant, nous avons observé, à l’aide de microscopes optique et laser, l’étendue de la détérioration des plastiques à la suite des tests effectués. Nous sommes donc en mesure de conclure que, malgré le fait que le phénomène se soit produit avec une vitesse d’exécution lente, nous avons remarqué que le PET a été détruit en surface lorsque nous l’avons soumis aux contraintes électriques à haute tension.

Titre traduit

Design of a test bed for the characterization of dielectric properties of composite materials based on recycled polyethylene terephthalate (PET)

Résumé anglais

This thesis proposes a model for a test bed that enables the characterization of certain dielectric properties found in composite materials based on recycled polyethylene terephthalate (PET). More specifically, this model tests the electric resistance of the plastic which houses the electrical distributor widely used in the automotive industry. The respective plastic is subject to high level of constraints; both thermal and electrical. It is precisely the electrical aspect that has interested us to focus our study.

A test bed which generates electrical pulses of high voltage (about 10 kV) has been designed to perform dielectric breakdown tests on different plastics. To accelerate the wear and exhaustion process to which the plastic is usually subjected, we have generated the pulses of high voltage with a frequency of 488 Hz. Considering that a car engine runs mostly with a 2000 rpm speed, the spark plugs’ lighting frequency should usually be 33 Hz. In order for us to control our test bed and the settings when tests were running, a user interface with the LabVIEW graphical development platform was designed.

After seven consecutive days of testing, the final results did not allow us to know when the dielectric breakdown will occur to fully characterize the resistance of the tested plastics. However, by using laser and optical microscopes, we observed to what extent the plastics deteriorated after having tested them. In conclusion, in spite of the slow performance speed of our process to get results with the plastics, we noticed that the PET surface was destroyed when we subjected tested plastics to high electrical voltage constraints.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique. Bibliographie : pages 93-96.
Mots-clés libres: Composites polymères Essais. Composites polymères Propriétés électriques. Polyéthylène téréphtalate. Rupture diélectrique. Composites polymères Détérioration. PET, banc d’essai, impulsions à haute tension, claquage diélectrique, interface utilisateur LabVIEW
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Belleau, Christian
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
David, Éric
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 10 juin 2016 17:34
Dernière modification: 09 sept. 2016 20:14
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1316

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